Entendiendo la ciencia de “Interestellar”

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La cinta tuvo como asesor al astrofísico Kip Thorne, quien ayudó a reconstruir por primera vez los agujeros negros con datos de sus investigaciones. Foto: A.F.P.

La nueva película de Christopher Nolan no solo es una aventura épica del espacio sino también una divertida clase de física. Pero ¿qué tan factible es la propuesta de viajar a mundos distantes?

Kip Thorne, un astrofísico de 74 años, ha dedicado gran parte de su vida a estudiar los agujeros negros, esas estrellas del cosmos que en lugar de explotar o apagarse, colapsan hacia un punto llamado singularidad. Hoy, sin embargo, ya retirado de su trabajo como profesor de física teórica de California Institute of Technology, Thorne ha encontrado un nuevo interés con otro tipo de estrellas: las de Hollywood. Él fue el principal asesor científico del director Christopher Nolan en la película Interestelar, protagonizada por Mathew McConaughey y Anne Hathaway, estrenada mundialmente este fin de semana.

La trama de la cinta, escrita por Nolan y su hermano Jonathan, se basa en una idea recurrente en el imaginario humano. La vida en la Tierra tal y como se conoce está comprometida y se requiere buscar un nuevo hogar fuera del planeta para que la especie no se extinga. El problema es que no existe en el sistema solar un lugar en el cual los terrícolas puedan vivir sin una adecuación previa. La solución de Nolan y Thorne en el libreto es embarcar a los protagonistas en un viaje interestelar hacia otra galaxia donde posiblemente habrá un exoplaneta con las mismas características del planeta azul.

Película "Interstellar"
Película “Interstellar”

Como se trata de distancias enormes, la propuesta es viajar a través de un agujero de gusano, una especie de puente en el espacio-tiempo que conectaría dos puntos distantes del cosmos. Pero en la búsqueda hay peligros, como por ejemplo, los agujeros negros, una masa gravitacional tan densa que se traga todo lo que se le acerque, incluida la luz. Para poder recrearlos, Thorne intercambió correos electrónicos con los ingenieros de Double Negative, la empresa encargada de los efectos especiales. Dicen que estos memorandos parecían más artículos científicos que cualquier otra cosa pues estaban llenos de ecuaciones y cálculos matemáticos.

El resultado de esta colaboración fue considerado como un descubrimiento pues se diseñó un nuevo programa que permitió visualizar estos agujeros por primera vez con base en números reales. Como lo señala Sean Carroll, quien trabajó con Thorne en Caltech, no solo los espectadores sino los propios físicos podrán admirarlos como nunca antes. Es un logro tan importante que “Kip predice que al menos un par de estudios científicos se producirán gracias a este película”, señala Caroll en su blog.

Pero la pregunta que se hacen muchos es si el viaje interestelar que plantea Nolan en su cinta será posible en un futuro, especialmente a la luz de los recientes accidentes de naves espaciales, incluida la nave de Virgin Galactic spaceship 2. Muchos están a favor de este tipo de exploración pero algunos creen que no es necesario ir tan lejos sino explorar el sistema solar. “Hay que colonizar el vecindario”, señala Seth Shostak, astrónomo del instituto Seti en California. Sin embargo, Germán Puerta, astrónomo del Planetario Distrital, sostiene que la vida no sería posible en ningún planeta cercano dadas sus características. Marte, el más interesante de todos porque tiene agua a borbotones, “necesitaría una transformación enorme que requeriría miles de años”, dice el experto.

Por eso, científicos de la talla de Stephen Hawking sugieren que la única opción de la raza para asegurar su supervivencia es migrar hacia un exoplaneta similar a la Tierra ubicado en alguna galaxia distante. Para que pueda sostener la vida como se conoce aquí debe estar ubicado a una distancia ideal de su estrella de modo que no sea tan frío ni tan caliente como para no albergar agua. Hace 20 años solo se conocían los del sistema solar pero uno de los grandes avances a finales del siglo XX fue descubrir que hay planetas circulando alrededor de otras estrellas. “Ya se han encontrado 1.800 de ellos”, dice Puerta, aunque el cálculo de la Nasa es que pueden existir 40.000 millones solo en la Vía Láctea y “se espera que alguno de ellos sea como la Tierra”, según el astrónomo Martin Rees.

Sin embargo, aún si se detecta un planeta como la Tierra, la estrella más cercana, Próxima Centauri, se encuentra a 4,22 años luz de aquí. Al Voyager, la nave más rápida con que cuentan los humanos para explorar el espacio, le tomaría 80.000 años llegar allá. Y aún no se sabe cómo viajar más rápido que la velocidad de la luz. La solución de Thorpe, así como de otros científicos es viajar a través de un agujero de gusano, una idea ya propuesta en otras películas como Star Trek y Cosmos, de la cual Thorpe también fue asesor.

Los agujeros de gusano son un concepto teórico basado en la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Según esta, la gravedad es el resultado de una deformación en el espacio-tiempo, el tramado del universo. Así, por ejemplo un individuo o cualquier objeto con cierta masa altera esa trama a su alrededor. Einstein y Nathan Rosen luego teorizaron que un agujero de gusano es espacio tiempo deformado que ha sido torcido de tal manera que conecta dos puntos diferentes en el universo. Para explicarlo, los físicos casi siempre utilizan una hoja en la que pintan dos puntos, uno a cada extremo. Al doblarla posan el lapiz en uno de los puntos y al hacer el agujero los dos puntos se conectan.

Agujero negro
Agujero negro. Crédito: Interstellar

 

Si bien en teoría muchos han explorado el concepto mediante ecuaciones matemáticas nunca se ha podido observar uno. Algunos ven poco probable un viaje por este agujero porque, como dice el físico Yeinson Rodríguez, “son muy inestables y no se mantienen abiertos lo suficiente como para que algo pase a través de ellos. Cualquier cosa que pase por allí, incluso una partícula subatómica, se destruiría”. Pero algunos teóricos señalan que se podría fabricar uno lo suficientemente grande como para enviar una nave espacial. Otros como Fumio Abe, un astrofísico de la Universidad de Nagoya, propuso una manera de buscarlos. Pero aún los humanos están lejos de crearlos. “Tendría que ser durante el ‘big bang’ o con la implosión de una estrella”, dice el astrónomo Sten Odenwalk.

En esos viajes interestelares es posible encontrar agujeros negros. Aún más, se cree que existe uno en medio de la vía láctea. Se sabe que son fenómenos que atrapan todo, hasta la luz y que tienen en su centro un punto llamado singularidad, donde la densidad es infinita. En teoría, según Roberto Trotta, astrofísico del Imperial College de Londres, si un ser humano se encuentra en esa región, lo más probable es que muera por la radiación que emana del gran disco que se forma alrededor del agujero. “Cuando alguien está cerca de un agujero negro, la gravedad en los pies es más grande que la de la cabeza, de modo que podría quedar como un espagueti”, dice el experto.

Por fortuna Interestelar es una película y en ella es posible darse licencias que la ciencia no permite. Por eso, y en vista de que aún no existen todas las respuestas sobre estos fenómenos, lo mejor es para saber cómo se viaja por un agujero de gusano y qué pasa si alguien cae en uno hoyo negro ver la película.

 

Profesor, profesor

El astrofísico Leonardo Castañeda, del Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional responde algunas preguntas para entender la trama de ‘Interestelar’.

¿Son peligrosos los agujeros negros? Los agujeros negros son objetos cuya predicción a la fecha es únicamente teórica. Gracias a diferentes observaciones en el centro de la Vía Láctea se cree que allí hay un agujero negro. Teóricamente el espectro de masas de agujeros negros en el universo es amplio, desde los mini-agujeros negros en el comienzo del universo, agujeros negros en cúmulos de estrellas y los supermasivos cuya mayor posibilidad está en el centro de las galaxias. Los efectos gravitacionales de los agujeros negros en las vecindades del horizonte de eventos son devastadores, así que es mejor estar lejos de ellos.

¿Se puede viajar por agujeros de gusano? Los agujeros de gusano son soluciones exactas a las ecuaciones del campo de Einstein que permiten topologías exóticas como una garganta que conecta dos hojas planas (puente de Einstein-Rosen). Una manera de entenderlo es imaginar un metro subterráneo que comunica dos lugares distantes de una ciudad. En teoría sí sería posible viajar a través de ellos y conectar así dos lugares del cosmos mediante esta extraña propiedad.

¿Es posible viajar al pasado? Esa es una de las grandes preguntas. Hasta el momento los teoremas de la relatividad general predicen que no se puede hacer ese viaje por la llamada ‘conjetura del abuelo’ y es que en ese viaje uno podría matar al abuelo o enamorarse de la madre y no nacer.

¿Llegará a ser el tiempo otra dimensión en la vida? En su teoría de la relatividad Einstein en 1905 mostró que no vivimos en un espacio de tres dimensiones sino en uno de cuatro. Una de esas dimensiones es el tiempo. Tenemos la noción de desplazarnos en las dimensiones espaciales cuando caminamos de un sitio a otro. Pero al momento es posible viajar en dirección temporal solo hacia el futuro.

¿Cuál es la relación entre tiempo y gravedad? En la formulación de la relatividad general, las distancias y los intervalos de tiempo están regidos por la gravedad. En una frase muy simple, mientras mayor sea la gravedad el tiempo pasa más lentamente. No es lo mismo el paso de un reloj en la superficie terrestre que en el Everest. Aunque las diferencias son muy pequeñas, son importantes, en los sistemas de posicionamiento GPS. Los efectos en los agujeros negros serían más notorios: en el horizonte de eventos el tiempo se detendría, llamemos a esto eterna juventud.

 

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